Niveles de humedad de centros de datos causan debate

No es el calor, sino la humedad. Comparada con la temperatura, la humedad de los centros de datos normalmente ser una preocupación secundaria. Pero mantener unos niveles de humedad adecuados evita las fallas de los componentes de las computadoras y ahorra energía.

Las unidades modernas de refrigeración de centros de datos, tanto si se trata de CRACs en entornos de suelos elevados, unidades de pared o techo, o ubicadas en una fila de estanterías para servidores, contienen un lector de humedad relativa que puede ser ajustado por los administradores de los centros. Pero dentro de la industria se está produciendo un debate sobre el rango de humedad adecuado para garantizar la seguridad de los equipos alojados en el centro de datos y sobre la mejor manera, aparte de la humedad relativa, de medir la humedad en la sala.

Podemos decir con seguridad que la mayoría de los administradores de centros de datos no son meteorólogos. Pero tener una idea básica de qué es la humedad y cómo afecta a las salas de servidores puede tener un impacto significativo sobre la longevidad de los equipos de cómputo y la factura energética.

¿Cómo actúa la humedad en los centros de datos?

La humedad es un reflejo del contenido de condensación en el aire. Si en el centro de datos hay excesiva humedad, se acumulará condensación en los componentes de las computadoras y se producirán cortocircuitos. Además, una humedad elevada puede provocar que se forme condensación en las bobinas del equipo de aire acondicionado y que la unidad tenga que trabajar más para eliminar la condensación, lo que pude llevar a desperdiciar frío —también llamado refrigeración latente—, y eso cuesta dinero.

La forma tradicional de medir la humedad en los centros de datos consiste en controlar la humedad relativa. La humedad relativa se expresa en porcentajes y mide la cantidad de agua que contiene el aire a una temperatura determinada en relación con la cantidad máxima de agua que puede contener el aire. Un comité técnico de la American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE) especializado en las salas de cómputo recomendó en una ocasión que la humedad relativa debería estar entre el 40% y el 55%. Pero ha modificado su opinión para decir que la humedad debería medirse por el punto de rocío en lugar de por la humedad relativa (luego hablamos más sobre esto).

Mientras tanto, si la humedad es demasiado baja, los centros de datos pueden experimentar descargas electrostáticas (ESD), es decir, algo parecido a recibir un shock después de arrastrar los pies con medias por una alfombra. Un evento así es capaz de paralizar los equipos electrónicos y, quizás, dañarlos.

Eso es lo que le pasó a Paul Henderson poco después de empezar a trabajar como director de sistemas e ingeniería de redes en el Laboratorio de Física del Plasma de la Universidad de Princeton. Un operador de sistemas recibió una descarga estática y tocó uno de los sistemas; esto puso en marcha un sensor térmico interno en el servidor y éste dejó de funcionar.  

Para evitar que volviera a suceder, el grupo de Henderson instaló un humidificador en el centro de datos, ya que las viejas unidades de aire acondicionado no tenían controles internos de humedad. Henderson descubrió que el valor más bajo del rango de humedad recomendado por ASHRAE era el ideal. “La humedad óptima en una sala de computadoras, según mi experiencia, está alrededor del 40% ”, dice. “Si es más baja, puedes generar electricidad estática rozando una puerta o un gabinete, o simplemente andando por un pasillo largo”.

¿Es el rango de humedad para los centros de datos demasiado estricto?

Hay personas en la industria que piensan que el rango de humedad es demasiado angosto y restrictivo, y que ASHRAE debería expandir los límites recomendados. ASHRAE sí dijo que un rango entre 20% y 80% es "aceptable”, pero recomendó el abanico entre 40%  y 55%.

Sin embargo, mantener la humedad en ese rango puede ser difícil porque las condiciones del centro de datos cambian frecuentemente (por ejemplo, la temperatura puede subir debido al aumento de la carga de trabajo). Las condiciones en las diferentes partes del centro de datos también varían, lo que hace que las unidades de climatización se comporten de manera distinta y sea más difícil controlar la humedad. Al mismo tiempo, no mantener un cierto nivel de humedad impide a los operadores del centro de datos decir que están diseñando y trabajando dentro del rango recomendado por ASHRAE.

“Es un asunto controvertido sobre el que hay opiniones diferentes”, dice Robert Sullivan, un especialista con la consultora de centros de datos The Uptime Institute Inc. "La gente usa la industria de las telecomunicaciones, su organización, la TIA, y dicen que deberíamos seguir lo que ellos recomiendan, lo cual es muy amplio, como 35% a 65%. Por eso la gente de los centros de datos dice, “¿por qué trabajamos nosotros tan ajustados?”.

Sullivan se opone a relajar el rango para los centros de datos. “Soy uno de los que defiende trabajar ajustados porque creo firmemente que la ESD y niveles bajos de humedad relativa causan problemas”.

Sullivan dice que basa su opinión en datos anecdóticos y añade que ha sido imposible obtener “información sobre fallas” de los fabricantes. “Si han hecho el análisis, no están dispuestos a compartirlo”, dice. Pero lo que Sullivan ha averiguado es que cuando la humedad relativa desciende por debajo del 20%, empiezan a fallar partes de las computadoras, incluso si no han recibido una descarga de un operador. Sullivan añade que esto podría ser consecuencia del efecto triboeléctrico, según el cual si el aire está suficientemente seco, simplemente el hecho de pasar sobre una superficie puede afectar a los componentes de las computadoras.

"En más de un caso, cuando se controló la humedad relativa en la sala de servidores, la falla se detuvo”, afirma.

Pero Coy Stine, un ingeniero de simulación de la compañía de productos de climatización electrónica Degree Controls Inc. dice que llevar la humedad al rango correcto no resuelve necesariamente los problemas de estática. Aunque reconoce que una humedad baja contribuye a las ESDs, la comunidad científica sigue debatiendo cómo es que la presencia de agua en el aire húmedo previene ese fenómeno.

"Puedes estar justo en el rango de humedad y experimentar una ESD”, dice. “Hay otros factores que también contribuyen”. Sullivan está de acuerdo y reconoce que el efecto triboeléctrico no ocurre cuando el aire está perfectamente limpio. La existencia de partículas de polvo o suciedad puede contribuir a producir la descarga de superficie. Stine añade que hay otros factores, como la puesta a tierra que tengan el edificio y el centro de datos, y el diseño de las cajas de servidores (que pueden aportar conexión a tierra) que también pueden influir en las probabilidades de ESDs.

Don Beaty, un consultor de DLB Associates Inc. y miembro del comité técnico de ASHRAE, dice que las oficinas centrales de telecomunicaciones, por ejemplo, normalmente no están humidificadas, pero que los empleados suelen llevar unas pulseras de puesta a tierra para reducir la ESD. En última instancia, dice Beaty, los centros de datos tienen que comparar las ventajas e inconvenientes de tener una humedad baja.

 "El límite más bajo (del rango de humedad) probablemente debería basarse en un análisis del costo total de propiedad (TCO)”, comentaba Beaty en un email. “¿Cuál es el costo operativo de la humidificación vs. cuál sería el costo del aumento en las fallas de los equipos causado por la reducción del límite de humedad relativa?

Humedad relativa vs. humedad absoluta

Para complicar más la cuestión, tenemos el hecho de que mucha gente dentro de la industria –incluyendo algunos de los miembros del comité técnico de ASHRAE— cree que se debería medir la humedad absoluta en lugar de la relativa. La humedad absoluta, también expresada como punto o temperatura de rocío, expresa la cantidad de agua en el aire independientemente de la temperatura. Así, mientras que la humedad relativa baja cuando la temperatura sube en el centro de datos, la humedad absoluta se mantiene igual. ASHRAE ahora recomienda que los centros de datos midan la humedad por punto de rocío y que la temperatura se mantenga entre 5,5 y 15 grados centígrados.

Stine, de Degree Controls, da un ejemplo de por qué el punto de rocío, o humedad absoluta, es un criterio de medición más adecuado. Según Stine, si el aire que entra en un servidor está a 15.5 grados y la humedad relativa es del 40%, la humedad absoluta sería de 0.0045 libras de agua por libra de aire seco. Ese puede ser el nivel mínimo de humedad fijado para el centro de datos.

Pero aquí es cuando surge el problema con la humedad relativa, explica Stine. Al atravesar un servidor el aire se calienta. Esto provoca un descenso de la humedad relativa, posiblemente hasta niveles muy bajos, del 20%. Mientras tanto, la humedad absoluta se mantiene igual.

"Puede haber aire perfectamente bueno entrando en el servidor y, aparentemente, aire malo saliendo (aplicando el criterio de la humedad relativa), pero la humedad absoluta no ha cambiado”, señala Stine.

Este experto añade que, en estos casos, el administrador del centro de datos ajustará el control de la humedad relativa en el equipo de aire acondicionado para mantenerla entre 40% y 50%. Pero eso genera condensación en las bobinas de climatización y obliga al aparato a esforzarse más para evaporar esa humedad.

Sullivan, de Uptime Institute, concuerda en que es mejor controlar la humedad absoluta o punto de rocío.

“Lo que quieres es controlar el contenido de condensación del aire en la sala y no la humedad relativa”, dice.

Beaty, por otro lado, apunta que, probablemente, sea necesario ampliar las investigaciones sobre humedad absoluta y temperatura de punto de rocío, especialmente ahora que los sistemas de refrigeración líquida de los centros de datos gana popularidad. 

“Desde un punto de vista práctico, a medida que la industria va introduciendo más equipos con refrigeración líquida, es necesario establecer un límite de temperatura de punto de rocío para evitar una posible condensación de agua en los equipos de datos. El lanzamiento de nuevos productos de refrigeración líquida puede obligar a modificar los límites permitidos de punto de rocío…a partir de la experiencia de la industria”.

¿Separar la humedad del centro de datos de las unidades de refrigeración?

Existe también un cierto impulso en la industria para promover la implantación de sistemas centrales de control del aire para monitorizar la humedad del centro de datos en lugar del sistema de controles individuales en cada aparato de aire acondicionado.

R. Stephen Spinazzola, vicepresidente de RTKL Associates Inc., una compañía dedicada al diseño de centros de datos, dice que la existencia de múltiples unidades de climatización puede acarrear problemas cuando una de ellas empieza a aplicar funciones diferentes debido a las condiciones de la zona en la que está ubicada. Por ejemplo, Spinazzola explica que él ha estado en centros de datos en los que hay tres aparatos de aire acondicionado haciendo tres cosas distintas: uno enfría, otro deshumidifica y el tercero humidifica.

"Entras en el centro de datos y ves que hay tres unidades luchando entre ellas, y probablemente están descoordinadas”, dice.

Lo que recomienda Spinazzola – y lo que ayudó a hacer a la compañía de seguros Highmark Inc. con sus centros de datos que cuentan con la certificación LEED— es implementar un control de humedad centralizado mediante un dispositivo de control separado y dedicado. Este experto ha publicado un trabajo donde efectúa un análisis de costos en el que demuestra que este método de control de la humedad en los centros de datos es más barato y más eficaz.

"Hemos demostrado que el costo inicial es más bajo, además de suponer una enorme reducción de costos a largo plazo”, afirma.

Beaty añade que el control de la humedad no es nada nuevo y cita un artículo de 1988 publicado en ASHRAE Journal donde se hablaba del problema de que las unidades CRAC “se peleen” entre ellas a causa de la humedad. Según él, una posible solución sería permitir que las CRACs gestionaran la humidificación pero que el sistema de deshumidificación estuviese centralizado. Esto reduciría la “lucha” entre CRACs adyacentes y permitiría mantener secas las bobinas de refigeración del centro de datos.